Woda to życie – zapewne nie raz słyszeliście takie powiedzenie. I trudno się z tym nie zgodzić, biorąc pod uwagę fakt, że woda dostarcza nam oraz wielu innym organizmom składniki niezbędne do prawidłowego funkcjonowania. I jako że jest tak ważna, o czym doskonale wiedzą także akwaryści, postanowiliśmy poświęcić jej osobny artykuł. Dziś o wodzie – jej właściwościach fizycznych i chemicznych.
Kilka słów wstępu. Czym jest woda?
H₂O – prawdopodobnie najpopularniejszy wzór chemiczny na świecie. Oznacza wodę, której chemiczny synonim to tlenek wodoru. W warunkach standardowych występuje w stanie ciekłym. Ma jednak zdolność do zmiany swojego stanu skupienia – w gazowy (do pary wodnej) i stały (lód). Jest królową substancji we Wszechświecie. Stanowi jeden z budulców planet, jest obecna w atmosferze i wodach pokrywających Ziemię. W przyrodzie występuje w postaci gazów i roztworów soli – tych najwięcej posiada woda morska, a najmniej ta z opadów atmosferycznych. Kojarzysz podział na wodę miękką i twardą? To nic innego jak znacznik ilości składników mineralnych (w twardej jest ich dużo, w miękkiej niewiele).
Skąd wzięła się woda?
Nie wiadomo do końca. Istnieje kilka hipotez, wśród których najpopularniejsza głosi, że woda, zarówno w stanie wolnym, jak i w związkach chemicznych, była na Ziemi już w momencie formowania się planety.
Zgodnie z hipotezą solarną woda pojawiał się na naszej błękitnej planecie za sprawą… wiatru słonecznego, który dostarczył atomy wodoru, a te wchodząc w reakcję z obecnym już tlenem utworzyły znane nam wszystkim H₂O.
Z kolei zwolennicy innej, popularnej hipotezy – geochemicznej – uważają, że woda narodziła się w płaszczu ziemi, razem z krzemowodorem jako skutek uboczny reakcji dwutlenku krzemu z wodorem.
Właściwości fizyczne wody – te bardzo i mniej ważne dla akwarystów
Właściwości fizycznych wody jest dużo. Postaramy się wymienić wszystkie, ale szerzej opiszemy te, które mają największe znaczenie w akwarystyce.
- Duże ciepło właściwe i pojemność cieplna
Ciepło właściwe wody jest wysokie (4,19J/g*K), co tłumaczy sporą bezwładność cieplną cieczy oraz jej rolę regulowania temperatury na Ziemi. Oceany – swoiste magazyny wody – przechowują ogromne ilości ciepła, które transportowane jest za pomocą prądów oceanicznych. Poprzez parowanie wody pochłaniana jest energia ze środowiska wodnego, co reguluje jego temperaturę. W procesie kondensacji pary i skraplania ciepło to wraca z powrotem do atmosfery.
Duże ciepło właściwe oraz pojemność cieplna przekładają się na fakt, iż do podniesienia temperatury wody potrzebna naprawdę dużej ilości energii. Jakie ma to znaczenie w świecie biologicznym? Takie, że woda – dzięki swoim właściwościom regulującym temperaturę – tworzy stabilne warunki do życia dla organizmów żywych; zabezpiecza przed niebezpiecznymi i niespodziewanymi wahaniami temperatury.
- Zdolność do adhezji i kohezji
Adhezja do zdolność cieczy do przyciągania cząsteczek wody do powierzchni naładowanych elektrycznie. Z kolei kohezja polega na wzajemnym przyciąganiu się cząsteczek wody. Pierwsze zjawisko uwidacznia się w momencie przylegania cząsteczek wody do naczyń lub przyrządów umieszczonych w akwarium, a drugie – umożliwia np. małym zwierzątkom poruszanie się po powierzchni wody.
- Mała ściśliwość – mała zdolność do zmiany objętości
Następująca w odpowiedzi na zmiany ciśnienia. Pozwala na utrzymanie kształtu komórek, prostowanie niektórych części ciała (odnóży czy czułek) i utrzymywanie jędrności komórek roślinnych.
- Bardzo dobry rozpuszczalnik
Każda cząsteczka wody tworzy otoczkę wodną wobec substancji obdarzonej ładunkiem elektrycznym. Właściwość ta odpowiada za “żywotne” właściwości cieczy – fakt, że transportuje ona cenne substancje (mikro i makroelementy) oraz stanowi miejsce zachodzenia wszystkich reakcji chemicznych komórek.
- Gęstość większa od powietrza
Dzięki temu ryby czy zwłaszcza o wiele większe organizmy (np. delfiny i wieloryby) mogą utrzymywać się w wodzie. Gęstość to inaczej fakt bliskiego, wzajemnego kontaktu cząsteczek wody uzyskanego dzięki wiązaniom wodorowym.
- Reaktywność
Woda określana jest mianem substratu (związek chemiczny ulegający przemianie w wyniku reakcji chemicznej): m.in. w procesie fotosyntezy oraz produktem reakcji biochemicznych: np. oddychania tlenowego.
Właściwości fizyczne i chemiczne wody nie należą do najłatwiejszych zagadnień. Większość z nas styka się z nimi przede wszystkim na lekcjach chemii i biologii, a później nie ma okazji ku poszerzaniu wiedzy z tego zakresu. Mamy nadzieję, że ten tekst – krótko i treściwie – przedstawił najważniejsze z nich i pozwolił na uporządkowanie wiedzy. Jakiś z punktów zainteresował Cię w szczególności i chciałbyś osobnego rozwinięcia? Daj nam koniecznie znać – w komentarzu lub wiadomości prywatnej.
Bibliografia:
- S. Kwok: Physics And Chemistry of the Interstellar Medium, University Science Books, 2007.
- P. Dyches, F. Chou, The Solar System and Beyond is Awash in Water, NASA/Jet Propulsion Laboratory.
- Planet Earth makes its own water from scratch deep in the mantle, „New Scientist”.
- J. Fuerst, Biologia. Vademecum liceum, technikum, Wydawnictwo GREG, Kraków 2008.
- J. Fuerst., A. Jakubowska, I. Król, Tablice. Biologia. Chemia, Wydawnictwo GREG, Kraków 2018.
- J. Holeczek, B. Januszewska-Hasiec, J. Kobyłecka, J. Stawarz, R. Stencel, Teraz Matura. Biologia Vademecum, Nowa Era, Warszawa 2015.